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驅(qū)動人類胚胎干細(xì)胞行為的核心遺傳網(wǎng)絡(luò)研究
點(diǎn)擊次數(shù)：1065 發(fā)布時間：2021-11-24
在人類胚胎發(fā)育的最早期階段，一小部分稱之為人類胚胎干細(xì)胞（hESCs）的細(xì)胞就會協(xié)調(diào)生長和分化，最終產(chǎn)生高度特異化的人類組織；作為多潛能細(xì)胞（機(jī)體中每種細(xì)胞類型的祖細(xì)胞），hESCs是發(fā)育和再生生物學(xué)家非常感興趣研究的細(xì)胞類型，此前研究人員識別出了驅(qū)動hESC的多種基因，但直到最近研究人員才開發(fā)出能研究這些基因相關(guān)活動的工具。來自布萊根婦女醫(yī)院等機(jī)構(gòu)的科學(xué)家們利用全基因組遺傳篩查技術(shù)，在hESCs中過表達(dá)并失活了數(shù)以萬計的基因，結(jié)果他們發(fā)現(xiàn)了一種能同時控制細(xì)胞多能性和細(xì)胞凋亡準(zhǔn)備狀態(tài)的關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)，從而就能幫助確保胚胎發(fā)育的最佳條件；相關(guān)研究結(jié)果或能為癌癥遺傳學(xué)研究提供新的見解，并為再生醫(yī)學(xué)研究提供新的方法。
研究者Kamila Naxerova說道，我們所開發(fā)的方法或能幫助創(chuàng)建一個針對人類基因組中幾乎每個基因的“藍(lán)圖"，并能確定其過表達(dá)或缺失對人類發(fā)育的第一步到底會產(chǎn)生怎樣的影響；研究者并不會一個接一個地分析基因，而是會同時觀察數(shù)以千計的基因改變，從而確定其如何影響胚胎干細(xì)胞的增殖，以及隨后作為人類組織原料的三個生殖層是如何發(fā)展的。
闡明人類胚胎干細(xì)胞的功能是如何被遺傳學(xué)所控制的，對于理解發(fā)育生物學(xué)和再生醫(yī)學(xué)研究都至關(guān)重要；本文研究中，研究人員提供了迄今為止對hESCs中基因功能*泛的分析。這篇研究中，研究人員對大約1.8個基因進(jìn)行敲除并過表達(dá)了1.2萬個基因，他們注意到了控制多能性或分化潛能的hESC基因鎖發(fā)揮的*作用。當(dāng)研究人員剔除一些的基因（包括OCT4和SOX2）時，干細(xì)胞竟然會增加對死亡的抵抗力，這就表明，在正常情況下，多能性的調(diào)節(jié)子或會促進(jìn)細(xì)胞凋亡通路；研究者假設(shè)，多能性和嚴(yán)格規(guī)范化的細(xì)胞死亡之間的遺傳性關(guān)聯(lián)或能確保如果干細(xì)胞被損傷的話，其就會在胚胎發(fā)育早期階段被破壞，以免影響其后期所分化細(xì)胞和組織的功能。
這些相互關(guān)聯(lián)的行為在一種名為SAGA復(fù)合體的多能性調(diào)節(jié)子中表現(xiàn)地尤為明顯；研究者發(fā)現(xiàn)，在缺失SAGA復(fù)合體時hESCs并不太容易發(fā)生死亡；此外，SAGA的缺失也會抑制所有三個生殖層（內(nèi)胚層、中胚層和外胚層）的發(fā)育，這就證明為SAGA復(fù)合體在一系列hESCs活性中的核心作用。最后研究者觀察到，調(diào)節(jié)三個生殖層形成的多個基因在體細(xì)胞中過表達(dá)或表達(dá)不足時就會轉(zhuǎn)變?yōu)榇龠M(jìn)癌癥生長的因素。
除了能為研究癌癥的遺傳基礎(chǔ)提供新的視角外，本文研究中研究人員進(jìn)行的高通量遺傳篩查還能幫助指導(dǎo)未來科學(xué)家們所進(jìn)行的再生生物學(xué)研究。研究者表示，遺傳篩查能提供一個很好的機(jī)會來探索遺傳網(wǎng)絡(luò)如何促進(jìn)相互作用的細(xì)胞行為，比如生長、分化和生存；這種方法還能幫助再生和發(fā)育生物學(xué)家系統(tǒng)性地繪制出參與特定組織形成的遺傳網(wǎng)絡(luò)，并通過操控這些基因更加有效地通過干細(xì)胞分化出多種類型的人類組織。綜上，本文研究結(jié)果揭示了整合性的多層遺傳篩查手段繪制復(fù)雜的遺傳網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)大能力。